Leiterplattentechnisch - PCB Routing Trace Kapazitätsrechner

Ein Kondensator, auch bekannt als "Kapazität", bezieht sich auf die Menge der freien Ladung, die unter einer gegebenen Potenzialdifferenz gespeichert wird, und ist eine der gemeinsamen und wichtigen passiven Geräte im Schaltungsdesign. Kondensatoren spielen oft eine wichtige Rolle in Hochgeschwindigkeitsstrecken.

PCB-Routing-Bypass-Kondensator bezieht sich auf die Hinzufügung von Kondensatoren neben der Schaltung im PCB-Design, um Rauschen zu reduzieren und Signalintegrität und -stabilität zu verbessern. Im Hochfrequenz-Schaltungsdesign ist Bypass-Kapazität eine häufig verwendete Lösung, die Rauschstörungen in der Schaltung effektiv beseitigen und die Qualität der Signalübertragung verbessern kann.

Ein Bypass-Kondensator ist ein Kondensator, der normalerweise parallel mit einer Stromversorgung oder einer bestimmten Signalleitung verwendet wird. Seine primäre Funktion besteht darin, eine schnelle Stromzufuhr zur Schaltung bereitzustellen, um transiente Stromanforderungen zu erfüllen und unerwünschte hochfrequente Signalstörungen herauszufiltern. Bypass-Kondensatoren können entworfen werden, um Stromversorgungsgeräusche zu minimieren, Schaltungskomponenten zu schützen und die Leistung und Stabilität elektronischer Geräte zu verbessern.

Ein Kondensator ist eine Abkürzung für einen Kondensator, bestehend aus zwei Leitern, die nahe beieinander liegen, mit einer Schicht aus nichtleitendem Isoliermedium zwischen ihnen eingeklemmt. Wenn eine Spannung zwischen den beiden Platten eines Kondensators angelegt wird, speichert der Kondensator Ladung.

Kondensatoren, die parallel mit der Last in der Schaltung verbunden sind, können Spannungsänderungen widerstehen, die durch Stromänderungen verursacht werden, wodurch die Arbeitsspannung der Last stabiler wird.

Die Verwendung von Kondensatoren, Widerständen und Induktoren in der Signalübertragungsschaltung kann verschiedene Filter bilden, um das Signal zu reinigen.

Wie man Kondensatoren im PCB-Design platziert

Kondensatoren spielen eine wichtige Rolle im Hochgeschwindigkeits-PCB-Design und sind normalerweise das am häufigsten verwendete Gerät auf Leiterplatten. In PCB werden Kondensatoren normalerweise in Filterkondensatoren, Entkopplungskondensatoren, Energiespeicherkondensatoren usw. unterteilt.

1.Power Ausgangskondensator, Filterkondensator

Die Kondensatoren in den Ein- und Ausgangsschaltungen des Leistungsmoduls bezeichnen wir normalerweise als Filterkondensatoren. Einfach verstanden, ist es ein Kondensator, der eine stabile Ein- und Ausgangsspannung gewährleistet. Das Prinzip der Platzierung von Filterkondensatoren im Leistungsmodul ist "zuerst groß und dann klein".

Bei der Auslegung der Stromversorgung sollte darauf geachtet werden, dass die Verdrahtung und das Kupferblech breit genug sind und die Anzahl der Durchgangslöcher ausreicht, um sicherzustellen, dass die aktuelle Kapazität die Anforderungen erfüllt. Bewerten Sie, indem Sie die Breite und Anzahl der Durchkontaktierungen mit der aktuellen Größe kombinieren.

2.Entkopplungskondensatoren

Die Leistungspins von Hochgeschwindigkeits-ICs erfordern ausreichende Entkopplungskondensatoren, und es ist am besten sicherzustellen, dass jeder Pin einen hat. Wenn im eigentlichen Design kein Platz zum Aufstellen von Entkopplungskondensatoren vorhanden ist, können diese gegebenenfalls entfernt werden.

Der Kapazitätswert des Entkopplungskondensators des IC-Netzteilstifts ist normalerweise relativ klein, wie z.B. 0.1 μ F. 0.01 μ F, etc; Die entsprechende Verpackung ist auch relativ klein, wie 0402 Verpackung, 0603 Verpackung usw. Beim Platzieren von Entkopplungskondensatoren sind die folgenden Punkte zu beachten.

1) Platzieren Sie so nah wie möglich an den Netzpins, sonst kann die Entkopplung nicht wirksam sein. In der Theorie haben Kondensatoren einen bestimmten Bereich des Entkopplungsradius, so dass das Prinzip der Nähe streng befolgt werden sollte.

2) Die Leitung vom Entkopplungskondensator zum Leistungsstift sollte so kurz wie möglich sein, und die Leitung sollte verdickt werden, normalerweise mit einer Linienbreite von 8-15 mils (1mil=0.0254mm). Der Zweck des Bolding ist, die Bleiinduktivität zu reduzieren und die Leistungsleistung sicherzustellen.

3) Nachdem die Energie- und Massepunkte des Entkopplungskondensators aus dem Lötpad herausgeführt werden, werden Löcher in der Nähe gebohrt und mit der Energie- und Masseebene verbunden. Der Bleidraht sollte auch verdickt werden, und das Durchgangsloch sollte so groß wie möglich sein. Wenn ein Loch mit einem Durchmesser von 10mil verwendet werden kann, ist ein 8mil Loch nicht erforderlich.

4) Achten Sie darauf, dass die Entkopplungsschleife so klein wie möglich ist. Die übliche BGA-Verpackung hat typischerweise Entkopplungskondensatoren unter dem BGA, also auf der Rückseite. Aufgrund der hohen Pin-Dichte von BGA-Verpackungen werden Entkopplungskondensatoren in der Regel nicht in großen Mengen platziert, sondern sollten so viele wie möglich platziert werden.

3.Energiespeicherkondensator

Die Funktion von Energiespeicherkondensatoren besteht darin, sicherzustellen, dass der IC bei der Stromnutzung in kürzester Zeit elektrische Energie bereitstellen kann. Der Kapazitätswert von Energiespeicherkondensatoren ist im Allgemeinen relativ groß, und die entsprechende Verpackung ist auch relativ groß. In einer Leiterplatte kann der Energiespeicherkondensator weiter entfernt vom Gerät angeordnet sein, aber er kann auch nicht zu weit sein.

Die Prinzipien der Kondensator Lüfterlöcher und Lüfterdrähte sind wie folgt.

1) Versuchen Sie, die Leitung so kurz und fett wie möglich zu machen, um parasitäre Induktivität zu reduzieren.

2) Für Energiespeicherkondensatoren oder Geräte mit hohem Überstrom ist es ratsam, so viele Löcher wie möglich zu bohren.

3) Natürlich ist das beste elektrische Leistungslüfterloch das Loch in der Scheibe. Der tatsächliche Bedarf muss umfassend berücksichtigt werden.

Im modernen elektronischen Design spielen Bypass-Kondensatoren eine entscheidende Rolle beim Leiterplattenrouting. Sie helfen nicht nur, die Stabilität und Leistung der Schaltung zu verbessern, sondern haben auch einen erheblichen Einfluss auf die Signalintegrität und die Unterdrückung von Störungen der Stromversorgung.

1.Rauschfilterung

Eine der Hauptanwendungen von Bypass-Kondensatoren besteht darin, Rauschen an der Stromversorgung effektiv herauszufiltern. Diese Kondensatoren reduzieren die Auswirkungen von Stromversorgungsgeräuschen auf eine Schaltung, indem sie einen niederohmigen Pfad bereitstellen, der hochfrequente Rauschsignale direkt auf die Masse leitet. Besonders in digitalen Hochgeschwindigkeitsschaltungen können Bypass-Kondensatoren die Signalqualität deutlich verbessern und einen stabilen Schaltungsbetrieb gewährleisten.

2.Transiente Stromunterstützung

In der Schaltung benötigen einige Geräte beim Schalten sofort eine große Menge Strom. Bypass-Kondensatoren können diese transienten Ströme schnell bereitstellen, um sicherzustellen, dass integrierte Schaltungen (ICs) während des Betriebs immer eine stabile Versorgungsspannung erhalten. Durch die Minimierung sofortiger Änderungen der Versorgungsspannung tragen Bypass-Kondensatoren zur Aufrechterhaltung der Systemstabilität und Zuverlässigkeit bei.

3.Ein- und Ausgabefilterung

Bypass-Kondensatoren bieten frequenzselektive Filterung am Ein- und Ausgang, so dass DC-Signale passieren können, während AC-Signale blockiert werden. Diese Eigenschaft ist besonders wichtig im Netzteildesign, um Interferenzen mit empfindlichen Komponenten zu minimieren. Sie gewährleisten die Qualität der Signalübertragung der Schaltung bei verschiedenen Frequenzen und verbessern die Leistung des gesamten Systems.

4.Überlegungen im PCB-Layoutdesign

Im PCB-Layout-Design sollten Bypass-Kondensatoren in der Nähe der Stromversorgungsstifte platziert werden, um sicherzustellen, dass sie schnell auf die aktuelle Nachfrage reagieren können. Gleichzeitig muss der Designer die verteilte Induktivität zwischen den Bypass-Kondensatoren und anderen Komponenten minimieren, um ihre Leistung zu verbessern. Dieses Layout maximiert die Filterwirkung von Bypass-Kondensatoren auf hochfrequentes Rauschen.

Bypass-Kondensatoren haben mehrere wichtige Anwendungen in der Leiterplattenrouting, einschließlich Rauschfilterung, transiente Stromunterstützung und Ein-/Ausgangsfilterung. Durch richtiges Layout und Design können Bypass-Kondensatoren die Stabilität und Leistung von Schaltungen erheblich verbessern und eine zuverlässigere Betriebsumgebung für elektronische Geräte bereitstellen.